Cum generează aripile ridicarea?

Pentru a ajunge la partea de jos a acestuia, ar putea ajuta să te uiți la ridicare la nivel molecular:

Fiecare moleculă de aer se află într-un echilibru dinamic între efectele inerțiale, de presiune și vâscoase:

• Inerțial înseamnă că masa particulei vrea să călătoriți mai departe ca înainte și are nevoie de forță pentru a fi convinși altfel.
• Presiunea înseamnă că particulele de aer oscilează tot timpul și sar în alte particule de aer. Cu cât sunt mai puternice, cu atât mai multă forță exercită asupra mediului înconjurător.
• Vâscozitatea înseamnă că moleculele de aer, datorită acestei oscilații, tind să-și asume viteza și direcția vecinilor.

Curge peste partea superioară a aripii

Acum la fluxul de aer: Când o aripă se apropie cu viteză subsonică, zona de presiune scăzută de pe suprafața sa superioară va aspira aer în fața ei. Vedeți-l așa: Deasupra și în avalul unui pachet de aer avem mai puține sărituri de molecule (= mai puțină presiune), iar acum săritul nediminuit al aerului de sub și în amonte de acel pachet îi va împinge moleculele de aer în sus și spre aripa respectivă. Pachetul de aer se va ridica și se va accelera spre aripă și va fi aspirat în acea zonă de presiune scăzută. Datorită accelerației, pachetul va fi întins pe lungime, iar presiunea acestuia scade sincronizată cu creșterea vitezei. Răspândirea are loc în direcția fluxului – pachetul este distorsionat și întins pe lungime, dar se contractă în direcția ortogonală a fluxului. Această contracție este necesară pentru a face loc pentru aripa respectivă; în fluxul supersonic se va încetini în același scop. Odată ajuns acolo, ” va vedea ” că aripa de sub ea se curbează departe de calea sa de călătorie și, dacă acea cale ar rămâne neschimbată , s-ar forma un vid între aripă și pachetul nostru de aer. Fără tragere de inimă, pachetul va schimba cursul și va urma conturul aripii. Acest lucru necesită o presiune chiar mai mică, pentru a face moleculele să-și schimbe direcția. Acest aer cu curgere rapidă, de joasă presiune, la rândul său va aspira aer nou în fața și sub acesta , va continua să decelereze și să-și recâștige vechea presiune peste jumătatea posterioară a aripii și va curge cu noua direcție de curgere.

Rețineți că ridicarea se poate întâmpla numai dacă conturul superior al aripii va panta în jos și departe de calea inițială a aerului care curge în jurul marginii de conducere a aripii. Acest lucru poate fi fie o înălțime, fie unghiul de atac – ambele vor avea același efect. Deoarece cambierea permite o schimbare treptată a conturului, este mai eficientă decât unghiul de atac.

Curge peste partea inferioară a aripii

Un pachet de aer care se termină mai jos aripa va experimenta mai puțină ridicare și accelerație, iar în partea convexă a profilelor aeriene foarte cambrate va experimenta o compresie. De asemenea, trebuie să-și schimbe calea de curgere, deoarece aripa înclinată și / sau înclinată va împinge aerul de sub ea în jos, creând mai multă presiune și mai multe sărituri de sus pentru pachetul nostru de sub aripă. Când ambele pachete vor ajunge la marginea din spate, vor avea o viteză descendentă.

În spatele aripii, ambele pachete vor continua de-a lungul căii descendente pentru o vreme din cauza inerției și vor împinge alt aer sub ele în jos și lateral. Deasupra lor, acest aer, fiind împins înainte lateral, va umple acum spațiul de deasupra celor două pachete. Macroscopic, acesta arată ca două vârtejuri mari. Dar aerul din aceste vârtejuri nu mai poate acționa asupra aripii, deci nu va afecta tracțiunea sau ridicarea. Consultați aici pentru mai multe despre acest efect , inclusiv imagini frumoase.

Liftul poate fi explicat în mai multe moduri echivalente

Urmând imaginea unui câmp de presiune prezentat mai sus, ridicarea este diferența de presiune între suprafața superioară și inferioară a aripii. Moleculele vor sări peste pielea aripii mai mult în partea inferioară decât în partea superioară, iar diferența este ridicată.

Sau te uiți la imaginea macroscopică: o anumită masă de aer a fost accelerată în jos de aripa, iar acest lucru necesita o forță care să acționeze asupra acelui aer. Această forță este cea care menține aeronava sus în aer: Ridicați.

Dacă priviți aripa ca o cutie neagră și acordați atenție doar impulsului aerului de intrare și de ieșire, aripa va schimba impulsul adăugând o componentă descendentă. Forța de reacție a acestei schimbări de impuls este ridicată.

În orice caz, veți ajunge la același rezultat. Apropo: cea mai mare parte a schimbării direcționale se întâmplă în partea din față a planului aerian, nu la marginea din spate!

Ridicarea este o chestiune de definiție

Ridicarea și tracțiunea indusă sunt ambele parte a presiunilor care acționează asupra aripii. Dacă adăugați toate forțele de presiune care acționează asupra unei aripi, vectorul rezultat al acestora va indica ușor înapoi. Componenta în sensul curentului este trasă, iar componenta ortogonală în direcția mișcării este ridicată. Aceasta este doar o definiție, făcută pentru simplitate.

Comentarii

• Acest lucru este excelent, am apreciat în special mini-prelegerea despre molecule, cred că într-adevăr m-a ajutat să înțeleg. Pentru oricine altcineva citește acest lucru, btw, asigurați-vă că vă uitați și la răspunsul DanHumes, acesta trece peste unele dintre miturile comune despre modul în care este generată ascensiunea. ‘ este, de asemenea, foarte util.
• Acesta a fost un răspuns minunat!
• Răspuns excelent. Acest youtube.com/watch?v=zp1KzGQdouI arată că mișcarea / ridicarea este posibilă fără Bernoulli.
• Am o întrebare despre fluxul peste partea inferioară a aripii: presiunea este mai mare decât cea ambientală sau doar ” mai puțin redusă ” decât peste partea superioară a aripii? Și am citit undeva că aerul de pe partea inferioară a aripii este încetinit și apoi accelerat, este adevărat? Sau aerul este doar ” mai puțin accelerat: decât peste suprafața superioară a aripii?
• @Konrad Detaliile depind de grosimea planului aerian. Pe aripile subțiri cu unghi mare de atac, fluxul peste partea inferioară este încetinit, iar presiunea este mai mare decât cea ambiantă. În majoritatea cazurilor presiunea și viteza sunt aproape de mediul ambiant. Pe aripile groase la unghi mic de atac ultima propoziție este corectă: Aerul va fi mai puțin accelerat pe partea inferioară. La sfârșitul curgerii sale, aerul va prelua din nou viteza și presiunea ambientală, deci va accelera sau încetini în funcție de starea pe care a avut-o anterior.

Răspuns scurt: exercitând o forță descendentă asupra aerului din jurul lor.

Răspuns lung: Unii oameni de contact de la Centrul de Cercetare Glenn al NASA au scris faceți o explicație foarte bună pe mai multe pagini, tratând individual fiecare efect care contribuie, precum și o discuție despre motivul pentru care explicațiile pe care le-ați auzit la școală nu funcționează. Deoarece navigarea acolo este un pic cam funky, voi lega fiecare pagină individual cu un scurt rezumat.

Ridicați din zona de presiune

Când un fluid se deplasează peste un obiect (sau invers), presiunea este diferită în diferite puncte. Datorită acestei diferențe de presiune, există o forță globală. Puteți utiliza ecuația Bernoulli pentru a calcula această forță, dar trebuie să cunoașteți viteza fluidului (în fiecare punct de pe aripă) pentru a porni. Nu îl puteți explica doar cu „efectul Bernoulli”, deoarece efectul Bernoulli se aplică la fel de mult la orice mișcare prin aer.

Ridicați din Rotirea fluxului

Ambele suprafețe ale aripii transformă fluxul de aer. Suprafața inferioară o deviază (aerul ricoșează de pe aripă), în timp ce suprafața superioară curbată o îndoaie (aerul se lipeste Întoarcerea fluxului este ceea ce îți oferă ridicarea mai degrabă decât simpla tragere. Poți privi întoarcerea ca sursa diferenței de presiune în efectul Bernoulli sau te poți gândi la asta pur și simplu în termeni egali și forțe opuse.

Există un alt mod de modelare a curgerii fluxului, care nu este discutat pe site-ul NASA. Dacă ați auzit de teorema Kutta-Joukowski, la aceasta se referă. Când aerul se îndoaie în jurul aripii (sau a oricărui obiect), există două puncte speciale. În partea din față a aripii, o parte din aer trece deasupra, iar altele intră sub partea inferioară, dar există un punct între cele două. Situația opusă se întâmplă în partea din spate a aripii, unde aerul din partea de sus suprafața se întâlnește cu aerul care a venit pe jos (dar nu același „aer: a se vedea teoria greșită # 1 de mai jos). Aceste două puncte se numesc puncte de stagnare . Într-un obiect normal, acestea sunt la același nivel pe verticală, dar deoarece partea din spate a unei aripi este ascuțită , punctul de stagnare din spate se va forma în spatele ei când aripa se mișcă suficient de repede. Acesta este mai mic decât punctul de stagnare din față, ceea ce implică faptul că mișcarea netă a aerului este în jos. De aici provine curgerea fluxului, iar teorema vă permite să calculați cât de mult ridicați.

Teoria greșită # 1: timp de tranzit egal

După cum am spus, pentru a invoca efectul Bernoulli, aveți pentru a explica de ce aerul de pe suprafața superioară se mișcă mai repede. Profesorii susțin adesea că „este deoarece aerul de pe suprafața superioară trebuie să se întâlnească cu aerul de pe suprafața inferioară. Acest lucru este pur și simplu greșit și există” un simulator frumos care să-l demonstreze.

Teoria greșită # 2: sărind din piatră

Această pagină discută când oamenii realizează că aerul „ricoșează” de pe suprafața inferioară a aripii, dar neglijează partea de sus surface.

Teoria greșită # 3: Venturi

Unii oameni își imaginează suprafața superioară a aripii ca pe jumătate a unei duze Venturi (o duză care accelerează fluxul de fluid prin restrângerea acesteia). Această diferență de viteză ar da naștere unei diferențe de presiune (efectul Bernoulli din nou), dar se pare că aripa nu funcționează deloc ca o duză.

Bernoulli și Newton

Această ultimă pagină rezumă doar că teoriile greșite încep cu fizica bine cunoscută (Newton legile sau efectul Bernoulli), dar apoi încercați să simplificați totul pentru a le face să se potrivească situației, așa că au sfârșit cu explicații care fac predicții greșite.

Comentarii

• În opinia mea, cel mai ușor de înțeles este explicația fluxului. Adică, aproape că o poți simți;]
• -1 pentru o explicație greșită a teoremei lui Kutta-Joukowski și a transformării fluxului. Ar trebui să ne amintim că întoarcerea fluxului este efectul ridicării (care a fost creat prin diferența de presiune), mai degrabă decât cauza ridicării.
• @VictorJuliet: Nici unul nu este cauza și efectul. Ambele sunt proprietăți ale fluxului de fluid. Cu toate acestea, în scopuri explicative, direcția din acest răspuns este corectă, în principal pentru că direcția opusă nu este posibilă ; puteți obține ascensiunea din teorema Kutta-Joukowski, dar nu puteți ‘ să derivați teorema Kutta-Joukowski din ascensiune.
• Singurul lucru greșit despre explicația Kutta -Teorema lui Jukowski este că nu menționează motivul pentru care se mișcă punctul de stagnare din spate, care este inerția aerului.
• @VictorJuliet: Nu văd ‘ textul pentru a încerca să demonstreze că punctul de stagnare din spate se deplasează folosind teorema lui Kutta-Joukowski ‘ (care afirmă doar că o face și cum să obțină ridicarea din aceasta). Nu o explică. Nu explică nici motivul pentru care se deplasează la marginea din spate (inerția fluxului), nici de ce se deplasează sub cea din față (unghiul de atac + știind deja că se află pe marginea din spate).

CUM GENEREAZĂ UN AVION DE ASCENȚARE

Există, de obicei, două domenii populare de gândire (cu excepția teoriei timpului egal dezmembrat) în spatele motivului pentru care zboară un avion; unii cred că este cauzat de o aplicație a celei de-a treia legi a lui Newton, iar alții cred că este cauzată de o diferență de presiune pe partea superioară și inferioară a aripii. Practic, atât explicația „newtoniană”, cât și explicația „presiune înaltă / joasă”. au o anumită măsură dreptate. NASA recunoaște acest lucru (a se vedea a doua referință de mai jos) în articolul lor, însă explicația lor finală este mult mai concentrată pe aplicația matematică și mai puțin pe o explicație fizică.

A treia lege a lui Newton

Pe partea a 3-a a legii Newton, forța aerodinamică netă este cauzată de o redirecționare a vântului relativ în jos (cunoscut Dacă vă uitați la diagrama vectorială care descrie forțele de aripă în aer, se arată că această redirecționare este cauzată de o forță a vântului de către aripă care indică în jos și mai mult sau mai puțin perpendicular pe linia de coardă a aripii (linia directă între marginea de conducere și marginea de ieșire). Datorită legii a 3-a a lui Newton, aceasta are ca rezultat o forță a vântului pe aripă în direcția opusă (în sus și mai mult sau mai puțin perpendiculară pe linia corzii); această forță aerodinamică netă ascendentă contabilizează ridicarea și tracțiunea indusă prin procesele de ridicare ale aripii aeriene, nu trebuie confundate cu rezistența parazitară, care este provocată de suprafețele avionului; o parașută care trece în spatele avionului ar contribui la rezistența parazitară, iar toate profilele aeriene produc o anumită cantitate de rezistență indusă atunci când generează ridicare).

Pe partea inferioară a aripii această redirecționare a aerului poate fi explicată pur și simplu. Vântul relativ lovește fundul și este forțat să se îndepărteze de flotor de forța normală a flotorului.

În partea superioară a aripii aerul este redirecționat de un fenomen cunoscut sub numele de efect Coanda, rezultând un flux laminar (vântul relativ urmează aripa și este direcționat în jos de aceasta).Voi descrie de ce vântul urmează acest flux laminar mai detaliat când explic cel de-al doilea fenomen major de generare a ridicării care are legătură cu presiunile (deoarece veți avea nevoie de informațiile din secțiunea respectivă pentru a înțelege efectul Coanda)

Presiune înaltă / joasă

Există o presiune mai mare a aerului pe partea inferioară a aripii în raport cu Patm (presiunea atmosferică ). Acest lucru se datorează faptului că fluxurile de aer sunt concentrate atunci când căile lor sunt blocate și redirecționate de către aerofil. O concentrație mai mare de aer duce la o presiune mai mare.

De asemenea, în partea superioară a aerului, fluxurile de aer sunt împiedicate să ajungă direct la suprafața superioară a aripii, creând un gol în care există o concentrație mai mică de particule de aer și astfel presiune mai mică. Deoarece fluidele curg în mod natural de la presiune ridicată la presiune scăzută, aerul de la Patm bine deasupra aripii este „aspirat” în jos și îmbrățișează suprafața aripii. Cu toate acestea, chiar și cu acest flux laminar (așa cum am discutat mai sus) există încă o zonă de presiune scăzută în partea superioară a aripii; aerul din fluxul laminar nu este încă suficient pentru a restabili acea regiune la Patm. Acest lucru poate fi găsit uitându-vă la o hartă de presiune a unui profil aerodinamic – veți vedea că există o regiune de presiune scăzută deasupra aripii, chiar dacă fluxul laminar există. Această secțiune ar fi trebuit să răspundă și de ce există fluxul laminar (a se vedea ultima parte a celei de-a treia părți a legii de la Newton de mai sus).

În sfârșit, deoarece aveți o presiune mai mare (forța pe unitate de zona) în partea inferioară a aripii decât în partea superioară a aripii, forțele de pe aripă sunt dezechilibrate și se îndreaptă în sus, într-o direcție similară cu forța aerodinamică netă cauzată de a treia lege a lui Newton (detaliată mai sus). Acest lucru contribuie la forța aerodinamică netă.

Datorită presiunii mai mici pe partea superioară a aripii față de partea inferioară, fluxul de aer din partea superioară a aripii se mișcă mai repede decât pe partea inferioară, potrivit lui Bernoulli ” Ecuația s (practic într-un flux de aer o scădere a presiunii are ca rezultat o creștere a vitezei și invers) – Vezi diagramă de flux în partea de sus a acestui post. Acesta poate fi motivul pentru care teoria „timpului egal” (că fluxul de aer din partea superioară a aripii are o distanță mai mare de parcurs, deci trebuie să călătorească mai repede) este atât de larg acceptată. Fluxul de aer din partea de sus călătorește mai repede, dar nu pentru că „are o distanță mai mare.

Acest lucru explică și„ vârtejurile vârfului aripii ”- acele vortexuri de aer învârtite care pot fi văzute (în anumite condiții) care se află în spatele lor aripile unui avion. Acest lucru se datorează faptului că aerul de înaltă presiune din partea de jos a aripii se învârte peste capetele aripii pentru a încerca să neutralizeze zona de presiune scăzută de deasupra (deoarece fluidele tind să călătorească de la presiune înaltă la scăzută). crește presiunea pe partea de sus a aripii (și, ca rezultat, scade presiunea pe partea de jos) oarecum, reducând diferența de presiune, totuși, din moment ce avionul se mișcă, nu tot aerul care călătorește de jos în sus ajunge la destinație pe măsură ce volanul se mișcă din drum, lăsând acel aer să se învârtă într-un vârtej circular. Acest flux de aer de înaltă presiune reduce ridicarea (deoarece scade diferența de presiune). De aceea au fost inventate winglets (Extensiile verticale ale aripilor de la capătul aripilor) – – pentru a bloca o parte din acest f ridicare redusă și creștere (și, prin urmare, consum de combustibil). „Efectul solului”, sau fenomenul care crește ridicarea atunci când un avion este aproape de sol, se datorează faptului că solul împiedică aerul să încerce să se învârtească și să neutralizeze presiunea scăzută din partea superioară a aripii.

Comentarii finale

Încă un fenomen aerodinamic pe care îl voi face legătură cu această explicație este o „tarabă”. Când un aripă se oprește pierde o cantitate mare de ridicare și nu mai poate contracara gravitația, provocând căderea avionului la sol. În calitate de pilot, am practicat tarabe de multe ori și există două lucruri vizibile care se întâmplă până la o tarabă. Una este că avionul pierde considerabil viteza aerului pe măsură ce începeți să creșteți unghiul de atac. În acest caz, ceea ce se întâmplă este că forța totală pe aripă este înclinată în spate, deci este indusă mai ales de tracțiune decât de ridicare (până la un anumit punct creșterea unghiului de atac crește ridicarea, deoarece crește forța totală pe aripa aeriană, totuși pe măsură ce unghiul devine ridicare extremă începe să scadă și tragerea continuă să crească). În cele din urmă, când avionul se oprește, simțiți o bruscă smucitură în jos de avion, ca și cum un cablu care îl susține ar fi fost tăiat.În acest caz, aripa și-a atins unghiul critic de atac și fluxul laminar de pe partea superioară a aripii (așa cum este detaliat mai sus) s-a separat (deoarece presiunea mai mică din partea superioară a aripii nu mai poate trage vântul în jos pentru a se conforma suprafața sa ca forță necesară pentru a schimba vectorul vitezei vântului cu acel unghi mare nu poate fi exercitată de acea diferență de presiune. Odată ce avionul se oprește, trebuie să atașați din nou fluxul laminar la fluxul de aer pentru a „recupera” din stand – într-un faceți acest lucru aruncând în jos cu jugul.

În viitor mi-ar plăcea să extind acest post cu mai multe explicații matematice despre cum să calculez ascensiunea unui anumit profil aerian, precum și să explorez altele lucruri conexe, cum ar fi coeficientul de ridicare, numărul lui Reynolds, modul de calcul al unghiului critic de atac și subiecții înrudiți. Acest câmp este în general dominat de date empirice și este dificil de făcut, dar este distractiv de făcut menționează calea viitorului , mai ales că acum computerele pot procesa aceste modele matematice pentru noi și sunt mult mai rapide în a face acest lucru decât pot fi experimentele).

Surse utile:

1. allstar.fiu.edu/aero/airflylvl3.htm

2. grc.nasa.gov/www/k-12/airplane/bernnew.html

3. grc.nasa.gov/www/k-12/airplane/wrong1.html

4. grc.nasa.gov/www/k-12/ avion / greșit2.html

5. grc.nasa.gov/www/k-12/airplane/wrong3.html

6. www.youtube.com/watch?v=YyeX6ArxCYI

Comentarii

• +1 pentru gif-ul animat, foarte cool.
• Acest youtube.com/watch?v=zp1KzGQdouI arată că mișcarea / ridicarea este posibilă fără Bernoulli.

Cel mai simplu răspuns pe care îl știu este că este încă corect, este că pentru orice obiect să se miște prin aer, unele forța trebuie să împingă aerul din fața sa în afara drumului (gravitația, motoarele, impulsul etc. nu este mat er). Dacă mai mult aer este împins în jos, apoi în sus (de exemplu, cu aripi), atunci diferența se numește ridicare.

Comentarii

• Trebuie să recunosc că ‘ este o explicație destul de curată la nivel înalt.
• Aceasta descrie când există un lift. Nu spune nimic despre de ce aripile , în special, o generează.
• Extindeți logica și veți vedea că nu este nimic special în aripi. Orice formă poate genera ridicare dacă circumstanțele sunt corecte, formele aripilor se întâmplă mai bine să împingă mai mult aer în jos, apoi în sus, apoi, de exemplu, o cărămidă.
• @Koyovis – viteza sunetului prin un mediu nu are nimic de-a face cu ridicarea generată prin împingerea mediului în afara drumului. Exact aceeași fizică se aplică unui aerofoil prin apă, precum cele utilizate în cursele Americas Cup. link
• @Koyovis Nu primesc întrebarea dvs. Viteza nu are nicio legătură cu aceasta. O forță (f = ma) este necesară pentru a mișca mediul în afară, acea forță provine din forța motrice a vehiculului (motoare, gravitație etc.). Materialul deplasat înainte împinge înapoi (trageți) și materialul împins în jos împinge în sus (ridicați).

Aripile generează liftul împingând aerul în jos. Când eram copil, obișnuiam să scot mâna pe geamul deschis al mașinii și să o înclin – există o forță ascendentă. O placă plată face acest lucru.

Deci, aripile avionului ar putea fi plăci plate, dar, din păcate, plăcile plate creează multă rezistență de îndată ce creează ridicare, deoarece fluxul de la capătul superior se detașează imediat (spirala crețată în imaginea de mai sus). Acest efect ar putea fi redus prin utilizarea unei plăci înclinate în locul unei plăci plate, reducând vortexul pe suprafața superioară:

Dar problema rămâne că, de îndată ce placa înclinată este înclinată mai departe, creează o mulțime de rezistență, în același mod ca placa dreaptă plată . O formă a picăturii de apă este mai eficientă la tragere decât o placă plată, prin menținerea fluxului atașat. Și ce este o secțiune transversală aripii, în afară de o placă înclinată cu o secțiune transversală a picăturii de apă?

Devine puțin confuz și totul atunci când ne uităm la accelerarea aerului la presiunea superioară și inferioară etc., mai ales dacă vrem să explicăm crearea ascensiunii din aceasta. În cele din urmă, ridicarea este creată prin accelerarea aerului în jos, iar continuitatea masei implică faptul că aerul din partea superioară trebuie să accelereze. Este mai degrabă un efect decât o cauză.

Comentarii

• Placa plată este cea mai eficientă la unghiul său de atac de proiectare. Creșterea densității aerului crește rezistența, dar lărgește unghiul de atac în care funcționează bine.
• @PeterK ä mpf Te-am schimbat.

Iată un link către cartea de web a lui John S. Denker despre aripi. Aceasta este probabil explicația definitivă a modului în care funcționează aripile. John Denker are o grămadă de site-uri web care merită verificate.

http://www.av8n.com/how/htm/airfoils.html

Linia de fund: pentru o aeronavă de 150.000 lb. aerul, trebuie să dea 150.000 lbft de impuls aerului prin care trece. Puteți vorbi despre diferențele de presiune ale aerului (etc.), dar acesta este doar începutul explicației. Dacă credeți că timpul egal de tranzit sau curbura aripilor este ceea ce face ca aripile să funcționeze, aceasta este o lectură obligatorie.

Comentarii

• A fost literalmente în la jumătatea lecturii acel link când l-ați postat. Este o lectură minunată, sunt de acord :).

Un mod simplu de a înțelege este că aripa acționează ca o lamă într-un ventilator. Deplasarea prin aer la unghiul corect determină formarea unui vid deasupra. Vârful frontal trebuie să fie rotund pentru a permite aerului să se miște lin și să se extindă pentru a crea vidul.

Fundurile plate și alte forme pur și simplu maximizează acest efect, dar nu sunt necesare. Acesta este motivul pentru care este posibil să zburați cu capul în jos, atâta timp cât aripa lovește aerul în unghi drept. (Nu la unghi drept.)

Comentarii

• presiune mai mică, da, dar sugerând că o ” vacuum ” forme este destul de greșit.
• @Federico Ei bine, nu este un vid real. Cred că ar trebui să spun un vid relativ.
• Vârful frontal nu trebuie ‘ să fie de fapt rotund pentru a genera ridicarea. Link-ul BillOer ‘ explică de ce. Dacă ar fi așa, avioanele de hârtie, zmeele și unele tipuri de planoare nu ar zbura. ‘ nu ar zbura. >

Cum generează o bilă mică forță centripetă atunci când se mișcă pe o suprafata curbata? Motivul este gravitația. Când bila mică are o viteză de-a lungul săgeții roșii, bila mică are tendința de a părăsi de-a lungul direcției normale a suprafeței, astfel încât forța mingii mici pe suprafața curbată va fi redusă, astfel forța centripetă a micii mingea care se deplasează de-a lungul suprafeței va fi obținută.

Schimbăm bilele mici de pe suprafață în aer. Când aerul nu se mișcă, presupuneți că forța aerului pe suprafața curbată este F și când aerul are o viteză de-a lungul direcției săgeții roșii, forța aerului pe suprafața curbată este f, deoarece aerul are o tendință de a pleca de-a lungul direcției normale a suprafeței curbate, deci F> f. Deci, aerul are o forță centripetă care se deplasează de-a lungul unei suprafețe curbate, ceea ce face ca aerul să se deplaseze de-a lungul unei suprafețe curbate.

Forța exercitată de aer pe suprafața curbată este presiunea aerului. O scădere a presiunii aerului este o scădere a forței exercitate de aer pe o suprafață curbată.

Suprafața curbată aici este similară cu aripa.

Comentarii

• Nu ‘ nu sunt de acord cu acest răspuns. Menționarea gravitației face doar lucrurile dificile, deoarece oamenii pot crede că gravitația este implicată în crearea ascensiunii. O imagine mai bună ar face mingea să călătorească pe o linie dreaptă și să se ciocnească de suprafața curbată. Acest lucru evită nevoia de gravitație și îmbunătățește analogia cu un profil aerian. Mai mult, dacă nu există curbură, presiunea scade și ea, ceea ce nu ‘ nu apare din explicația dvs.
• @ROIMaison Rețineți că pentru aer ‘ vorbesc despre tendința normală de mișcare, ceea ce duce la o scădere a presiunii.
• @ ROIMaison aviation.stackexchange.com/a/70283/42162

Ridicarea este o forță generată peste o aripă din cauza Diferența de presiune . Deci, practic, dacă ești capabil să obții o presiune diferită deasupra și dedesubtul unei aripi, ai fi ridicat. Acum, din legea de bază a lui Newton, această forță ar fi direcționată de la regiunea de presiune înaltă la regiunea de presiune scăzută ( Deoarece regiunea de presiune înaltă va împinge suprafața exercitând mai multă forță asupra acesteia în comparație cu regiunea de presiune scăzută care ar împinge suprafața cu o forță relativ mai mică).

Acum, lucrul important este de a crea această diferență de presiune. Acest lucru se realizează prin exploatarea unei proprietăți interesante a fluidului: un fluid care curge rapid are o presiune mai mică în comparație cu un fluid cu mișcare lentă. Această proprietate poate fi dovedită prin diferite mijloace matematice și este încorporată frumos în Principiul lui Bernoulli . Prin urmare, Principiul lui Bernoulli este matematic expresia unei proprietăți inerente a unui fluid.

Acum, pentru a obține ridicarea, diferența de presiune necesară poate fi creată având un flux în jurul planului aerian în așa fel încât viteza fluidului sub și deasupra planului aerian. sunt diferite. Acest lucru se realizează prin schimbarea formei aripii (Camber) în așa fel încât să devină asimetrică. Asimetria determină viteze diferite pe porțiunea superioară și inferioară a profilului aerian din cauza următorului motiv:

Când un fluid ajunge la marginea principală a profilului aerian, o parte a fluidului este deplasată în sus, în timp ce unele dintre este deplasat în jos. Datorită asimetriei foliei aeriene, fluidul care s-a deplasat în sus are mai puțină zonă a secțiunii transversale pentru a se deplasa în comparație cu fluidul care a intrat sub folia aeriană. Această diferență de zonă disponibilă fluidului pentru mișcare creează diferența de viteză a fluidului în diferite regiuni. Această proprietate a fluidului de a se deplasa mai repede în zone cu secțiune transversală mai mică și de a se deplasa lent în zone cu secțiune transversală mai mare poate fi derivată în formă matematică prin aplicarea conservării masei și se numește Principiul continuității .

Prin urmare, viteza fluidului modificată creează un gradient de presiune care la rândul său provoacă o forță pe aripă, care se numește lift. Acum, această ridicare poate fi în orice direcție (care ar putea fi descoperită prin integrarea forțelor foarte mici pe zone foarte mici de pe suprafața aripii). Componenta acestei forțe perpendiculară la direcția vitezei aeronavei se numește ridicați forța, unde ca și cealaltă componentă paralelă viteza avionului este apoi inclusă în forța drag .

EDIT

Pentru o reprezentare foarte exactă a ecuațiilor care guvernează comportamentul fluidelor, se poate argumenta că principiul lui Bernoulli este incorect. cazul ecuației Navier Stoke este valid, dar în scopuri de înțelegere, orice invariant în timp (constant), în flux comprimabil, inviscid se poate considera că ascultă de ecuația lui Bernoulli.

Mai mult, pentru un fluid real, nu ar respecta de cele mai multe ori ecuația lui Bernoulli, ci comportamentul general a reducerii presiunii cu creșterea vitezei de curgere este încă observată, deși căderea exactă de presiune nu poate fi calculată prin ecuația lui Bernoulli. În astfel de cazuri, ecuația Navier Stoke este utilizată pentru a calcula corect căderea de presiune creată datorită vitezei crescute a debitului.

EDIT 2

Pentru aripi simetrice, aripa nu va genera nicio ridicare dacă fluxul vede aripa simetric, astfel încât în mod inerent înseamnă că o aripă simetrică cu 0 unghi de acțiune nu ar produce orice lift. Pentru a obține ridicarea dintr-o aripă simetrică, aceasta este plasată într-un anumit unghi față de flux, astfel încât fluxul să-l vadă „s-l” asimetric ”și, prin urmare, explicația de mai sus poate fi utilizată pentru a explica viața generată în acest caz.

EDITARE 3

Explicație pentru avioane care zboară invers: pentru ca un avion normal să zboare , este necesar un unghi pozitiv de atac. Oferiți acestui plan o rulare a axei vitezei de 180 de grade, veți obține un plan cu unghiul de atac -ve și, prin urmare, o ridicare negativă.Dar un avion nu poate susține zborul cu ridicare negativă, deci ceea ce trebuie să facă avioanele zburătoare cu capul în jos este de a crește unghiul de atac -ve la pozitiv, trăgând nasul în sus (asta ar fi împingerea nasului spre cer într-un cap în sus) în jos). Acest lucru face ca unghiul de atac să se schimbe și să devină + ve. Unghiul de atac + ve înseamnă că aripa va experimenta acum o viață astfel încât un plan cu capul în jos să se ridice în direcția ascendentă (Acest lucru este echivalent cu un plan normal cu – un unghi de atac și, prin urmare, o ridicare negativă).

Comentarii

• Acest lucru nu ‘ nu explică de ce o aripă fără cambră sau una cu o secțiunea transversală simetrică de sus-jos, sau una cu o suprafață inferioară mai lungă decât suprafața superioară, poate genera ridicare.
• @DanHulme +1 sau modul în care avioanele cu cambră pot zbura cu susul în jos.
• @Jan Hudec, ar trebui să înțelegeți diferența dintre principiul Bernoulli ‘ și ecuația. Teorema afirmă: ” În dinamica fluidelor, principiul Bernoulli ‘ afirmă că pentru un flux inviscid al unui fluid neconductor, o creștere a viteza fluidului are loc simultan cu o scădere a presiunii sau o scădere a energiei potențiale a fluidului ‘. ” unde ca ecuație, pe de altă parte, a încercat să obțină rezultate cantitative ale principiului bernoulli ‘, dar nu reușește să obțină acest lucru din cauza faptului că prezice rezultate greșite
• RĂSPUNSUL ESTE GREȘIT . Ecuația lui Bernoulli ‘ are o precizie suficientă în jurul aripii. Dar ecuația lui Bernoulli ‘ are nevoie de viteză pentru a obține presiune și explicația de ce există o viteză mai mare deasupra aripii este incorectă. Zona de deasupra și de dedesubtul aripii nu este delimitată, astfel încât aerul are multă libertate de a alege distribuția vitezei ‘. De asemenea, nu se potrivește cu realitatea, deoarece zona crește deasupra aripii din față în spate și scade sub aripă în mod similar, dar distribuțiile de viteză nu ‘ nu urmează un profil similar.
• Răspunsul este incorect numai dacă ignorați efectele stratului de graniță

Un plan zboară prin mai multe mecanisme. Primul este efectul Bernoulli cauzat de o aripă care generează un diferențial de presiune împingând aripa în sus pe măsură ce se mișcă înainte prin aer. Rețineți că păsările au aripi cambrate. Cu toate acestea, este posibil să aveți un avion cu aripi complet plane și fără deloc, așa că este o greșeală să credeți că aceasta este singura sursă de ridicare (așa cum au făcut unele dintre răspunsurile de mai sus).

Unghiul de la rădăcina aripii este, de asemenea, important. Dacă lipiți mâna într-un unghi în afara geamului mașinii, veți simți că este forțată în sus. Același efect se realizează într-o aeronavă prin înclinarea aripilor ușor în sus față de planul fuselajului.

În sfârșit, ar trebui să știți că motivul pentru care un avion rămâne sus nu are nicio legătură cu ridicarea, dar cu suprafața pe care o prezintă la sol. Forța primară care ține un plan în sus este rezistența la aer, care este o funcție a acestei suprafețe. Forța acestei rezistențe la aer este mult mai mare decât forța generată de cele două efecte anterioare. De exemplu, un criteriu major de proiectare pentru un avion este dacă acesta are un fuselaj pătrat sau un fuselaj rotund / oval. Un fuzelaj pătrat va prezenta o suprafață mai mare la sol, având astfel o eficiență mai mare în a rămâne în aer. Din acest motiv, aproape toate avioanele timpurii aveau fuselaje pătrate. Cu toate acestea, un fuselaj rotund va fi mai eficient în mișcare înainte decât unul pătrat, astfel încât într-un plan construit pentru viteză, rotunjirea este mai bună. Un avion cu un fuselaj rotund merge mai repede, dar este mai puțin eficient din punct de vedere al consumului de combustibil decât unul cu un fuselaj pătrat.

Același argument este valabil și pentru zona aripilor. Cu cât aripa este mai mare, cu atât rezistența la aer este mai mare. Din acest motiv, planorele au aripi relativ mari în comparație cu avioanele cu propulsie. Dezavantajul unei aripi mari este același cu cel al unui fuzelaj pătrat: avionul merge mai lent.

Deci, pentru a recapitula, există trei factori care mențin aeronava în aer: rezistența verticală a aerului datorită orientării în jos suprafața, unghiul aripilor la rădăcina aripii și efectul Bernoulli asociat cu arborele din aripi.

Comentarii

• Paragraful 3 mă face să mă doară capul … nu că restul este mult mai bun. În spiritul de a arăta de fapt anumite lucruri care pot fi abordate, încercați acest lucru: pentru un pătrat și un cerc din aceeași zonă, cercul va avea un diametru mai mare decât pătratul ‘ Partea laterală, prin urmare un fuselaj circular cu același volum intern va prezenta mai mult, nu mai puțin, suprafață proiectată pe sol, pentru tot binele (puțin la zero) care va face planului dvs.